Скачиваний:   1
Пользователь:   ivanstudent
Добавлен:   26.02.2015
Размер:   163.0 КБ
СКАЧАТЬ

РЕЧЬ

 

Высокая теплонапряжённость современных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и постоянный рост температуры воздуха и газа по тракту двигателя, сопровождающие разработку новых и модернизацию существующих ГТД, требуют применения смазочных масел, обладающих высокими эксплуатационными свойствами.

Среди спиртовых компонентов наибольшее значение получили: неопентилгликоль, триметилолэтан, триметилолпропан и пентаэритрит. В меньшей степени изучены эфиры дипентаэритрита. По эфирам дитриметилолпропана имеются лишь отдельные патентные публикации. 

В данной работе синтезирован и изучен смешанный сложный эфир пентаэритрита и ди-триметилолпропана на основе алифатических монокарбоновых кислот С5-С6, как потенциальное  базовое авиационное масло.

Синтез эфира осуществляли в одну стадию в 3х-горлой колбе с холодильником и ловушкой Дина - Старка, где реакционную воду удаляли продувкой инертным газом-азотом.  Затем проводили очистку реакционной смеси от избытка кислоты. После перегонки смесь доочищали от кислоты на анионите АВ-17-8чс.

Свойства исх веществ приведены на плакате 1

 

 

4.1 Сравнение физико-химических показателей сложных эфиров пентаэритрита и ди-триметилолпропана, полученных в одну и две стадии.

 

В предыдущей работе [27] путем смешения несиметричных сложных эфиров   пентаэритрита и ди-триметилолпропана в массовом соотношении от 1:1 до 1:3 был получено базовое сложноэфирное масло, которое обладало свойствами,  предъявляемыми требованиями ТУ на «Эфир-2». Для этерификации обоих полиолов была использована смесь кислот С5 и С6 в мольном соотношении 1:3.

Оптимальное соотношение эфиров пентаэритрита и ди-триметилолпропана по данным [27] 45:55(по массе). Недостатком продукта полученного в 2 стадии,  является возможное изменение свойств масла за счёт переэтерификации эфиров в период эксплуатации при повышенной температуре.

Целью настоящей работы является получение стабильного сложноэфирного масла на основе тех же веществ. Для повышения стабильности масла сложный эфир получали в одну стадию: смесь полиолов этерифицировали смесью кислот. Соотношение кислот  С5:С6 было выбрано 1:3 (моли) по аналогии с предыдущей работой. При приведении синтеза со смесью ПЭ:ди-ТМП, взятых в соотношении 45:55 по массе, которое было оптимально в предыдущей работе, мы получили сложный эфир с более высокой вязкостью особенно при отрицательной температуре (таблица 10)

 

 

 

 

Таблица 10 - Сравнение свойств продуктов этерификации одностадийного и двух стадийного процессов

Способ получения эфиров

 

Кинематическая вязкость мм2/с, при температуре°С

 

ИВ

 

 

 

tзаст°С

 

 

 

+100

+40

 

-40

 

 

Двух стадийный

5.10

24.75

8000

139

<-60

одностадийный

5.25

26.37

11607

133

<-60

 

4.2 Влияние соотношения неопентилполиолов на физико-химические свойства смешанных эфиров в одностадийном процессе

 

Для определения оптимального соотношения полиолов была поставлена серия опытов по синтезу смешанных эфиров полиолов  в одностадийном процессе. Массовые соотношения полиолов ПЭ:ди-ТМП варировали в пределах от 40:60 до 53:47.Свойства смешанных эфиров при разном соотношении полиолов приведены в таблице 11.

Как следует из данных  таблицы, с увеличением доли ди-ТМП в смеси полиолов вязкость синтезированных эфиров возрастает при всех температурах. Температура застывания эфиров везде остается очень  низкой(<-60).

С целью выбора оптимального соотношения полиолов были построены графики зависимости вязкости синтезированных эфиров от массовой доли пентаэритрита в смеси полиолов. Для сравнения на этих графиках приведены результаты, полученные в двух стадийном процессе, а также графики соответствующие уравнениям Виноградова и Бингхема-Гаррисона, выведенные для нефтепродуктов. В условия двух стадийного процесса экспериментальные данные соответствуют этим уравнениям при всех температурах. Данные, полученные в одностадийном процессе, не подчиняются этим уравнениям.

Таблица 11 - Свойства смешанных эфиров ПЭ и ди-ТМП полученных в одну стадию при различном соотношении полиолов

Опыт

Соотношение полиолов в исходной реакционной смеси, %масс

Кинематическая вязкость мм2/с, при температуре°С

 

ИВ

 

 

 

tзаст°С

 

 

+100

+40

 

-40

 

ПЭ

диТМП

0

0

100

6.06

31.93

13589

139

<-60

1

40

60

5.92

26.68

9432

175

<-60

2

45

55

5.25

26.37

11607

133

<-60

 

3

50

50

5.26

25.56

10407

141

<-60

 

4

53

47

4.93

23.69

7526

136

<-60

 

5

55

45

4.91

23.95

7382

133

<-60

12

100

0

4.12

18.54

4487

125

<-60

 

 

Зависимость вязкости при +40°С и -40°С от массовой доли ПЭ приблизительно соответствует линейной зависимости. Вязкость смешанных эфиров при  100°С существенно возрастает с увеличением доли ди-ТМП в исходной смеси полиолов, однако, определённой зависимости установить не удалось.

Причиной существенного увеличения вязкости при температуре 100°С, с  увеличением доли ди-ТМП может быть  реакции переэтерификации эфиров ПЭ и диТМП в условиях синтеза.

 

 

 

 

РЕЧЬ

РЕЧЬ

Рисунок 3 - Зависимость вязкости смешанных эфиров при 1000С  от соотношения полиолов в исходной смеси.

 

 

 

 

 

РЕЧЬ

РЕЧЬ

 

Рисунок 4 - Зависимость вязкости смешанных эфиров при 400С  от соотношения полиолов в исходной смеси.

 

РЕЧЬ

РЕЧЬ

Рисунок 5 - Зависимость вязкости смешанных эфиров при -400С  от соотношения полиолов в исходной смеси.

Анализ полученных данных позволил сделать вывод, что лучшие результаты, близкие к свойствам эталонного «Эфира-2»,  получаются при использовании в начальном исходном сырье смеси непентилполиолов (ПЭ:диТМП) в соотношении 53:47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Оценка воспроизводимости  результатов

 

Для оценки воспроизводимости результатов были поставлены две серии опытов при соотношении полиолов (ПЭ:диТМП) = 55:47 и 53:47. Все синтезированные эфиры были проанализированы. Полученные результаты приведены в таблице 12.

 

Таблица 12-Воспроизводимость результатов

Опыт

Соотношение полиолов в исходной реакционной смеси, %масс

Кинематическая вязкость мм2/с, при температуре°С

 

ИВ

 

 

 

tзаст°С

 

 

+100

+40

 

-40

 

ПЭ

диТМП

3

55

45

4.92

23.7

7215

135

<-60

 

4

55

45

4.89

24.21

7550

130

<-60

 

Ср из опытов 3 и 4

55

45

4.91

23.95

7382

133

<-60

 

5

53

47

4.86

23.57

7234

137

<-60

 

6

53

47

4.89

23.69

7180

136

<-60

 

7

53

47

4.99

24.42

8232

128

<-60

 

8

53

47

4.91

23.69

7521

136

<-60

 

9

53

47

4.95

23.89

7717

133

<-60

 

10

53

47

4.95

24.50

7271

127

<-60

 

Ср из опытов 5 - 10

53

47

4.93

23.69

7526

136

<-60

 

Ср всех опытов

-

-

4.92

23.96

7421

135

<-60

 

 

Погрешность воспроизводимости результатов опытов по кинематической вязкости при 100°С – 1.4%; при 40°С – 2.1%; при -40°С – 7.1%.

Воспроизводимость индекса вязкости в паралельнных опытах составляет 2.2%.

4.4 Сравнение показателей оптимального эфира пентаэритрита и ди-триметилолпропана,  полученного в одну стадию, с «Эфиром-2» 

 

Эфир пентаэритрита и ди-триметилолпропана  при соотношении 53:47 удовлетворяет по физико-химическим свойствам требованиям технических условий, предъявляемым к «Эфиру-2»

 

Таблица 13-Сравнение синтезированного эфира пентаэритрита и ди-триметилолпропана  при соотношении 53:47 с «Эфиром-2»  

 

Базовое масло

Кинематическая вязкость мм2/с, при температуре°С

Температура застывания°С

 

100

-40

Синтезированный эфир

4.92

7420

<-60

«Эфир-2»

≥4.85

≤10600

≤-58

 

При добавлении присадок 0.5% ПОДА и 1.5% каптакса было получено масло со штатными свойствами. Новое масло показало, что синтезированное масло удовлетворяет требованиям, предъявляемым к физико-химическим характеристикам авиационного масло Б-3В, по всем показателям ( таблица 13а)

 

Таблица 13а – сравнение свойств синтезированного эфира с присадками со свойствами Б-3В

 

Авиационное масло

Кинематическая вязкость мм2/с, при температуре°С

Температура застывания°С

 

100

-40

Масло на синтезированном эфире

 

5.10

 

11031

 

<-60

Б-3В

≥5.00

≤12500

≤-60

4.5 Эксплуатационные свойства смешанных  сложных эфиров пентаэритрита и ди-триметилолпропана   полученные в одностадийном процессе.

 

4.5.1. Смазочные свойства

 

Синтезированный эфир средний из всех опытов с оптимальными физико-химическим свойствами (таблица 12) был испытан на четырёхшариковой машине трения. Трибологические  свойства эфира в сравнениии с «Эфиром-2»  приведены в таблице 14.

На основе синтезированного эфира было приготовлено авиационное масло Б-3В путём добавления присадок 0.5% ПОДА и 1.5% каптакса. Для сравнения было приготовлено масло Б-3В на основе голландского эфира с добавлением тех же  присадок в том же количестве

 

Таблица 14 - Трибологические свойства эфиров

Масло

И.З

Рсвар., Н

Ркрит., Н

Диметр пятна износа, мм.

Синтезированный эфир

29

1236

490

0.48

«Эфир-2»

28

1383

549

0.41

 

По смазочным свойствам синтезированный эфир без присадок несколько уступает «Эфиру-2»

 

Таблица 15 - Масло с добавлением присадок 0.5% ПОДА и 1.5% каптакса

Б-3В

И.З

Рсвар., Н

Ркрит., Н

Диметр пятна износа, мм.

Синтезированный эфир

47

2609

873

0.46

«Эфир-2»

45

2452

873

0.47

После добавления  присадок: 0.5% ПОДА и 1.5% каптакса синтезированное масло не уступает импортному образцу ( Таблица 15) и соответствует требованиям ТУ на масло Б-3В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Выводы

1. Предложили одностадийный процесс синтеза смешанных сложных эфиров пентаэритрита и ди-триметилолпропана на основе низших монокарбоновых кислот  С5-С6.

2. Вязкость смешанных эфиров повышается увеличением доли ди-ТМП в исходной смеси полиолов.

3. Зависимость вязкости эфиров, синтезированных в одну стадию от доли ПЭ в смеси полиолов  отличается от аналогичной зависимости для эфиров, полученных в двух стадийном процессе и не подчиняется  уравнениям Виноградова и Бингхема-Гаррисона. Зависимость вязкости при всех изученных температурах от массовой доли ПЭ приблизительно соответствует линейной зависимости.

4. Лучшие результаты удовлетворяющие по физико-химическим свойствам требованиям технических условии, предъявляемым к «Эфиру-2», получаются при использовании в начальном исходном сырье смеси непентилполиолов (ПЭ:диТМП) в соотношении 53:47

5. При добавлении присадок свойства синтезированного эфира соответствуют требованиям, предъявляемым к маслу Б-3В. По смазочным свойствам синтезированный эфир без присадок несколько уступает «Эфиру-2». После добавления  присадок: 0.5% ПОДА и 1.5% каптакса синтезированное масло не уступает импортному образцу.

 

 

 

 

 

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика